Почти 70 лет астрофизики пытались разгадать одну из самых сложных загадок Вселенной — причину резкого «слома» в энергетическом спектре космических лучей. Это явление, известное как «колено», демонстрирует резкое снижение интенсивности частиц с энергией более 3 пегаэлектронвольт (ПеВ). Новое революционное открытие, сделанное с помощью обсерватории LHAASO, наконец указывает на источник этой аномалии — мощные микроквазары, питающиеся черными дырами.
Открытое еще в прошлом веке, «колено» на энергетическом спектре космических лучей напоминало естественный ограничитель. Ученые предполагали, что оно может быть связано с максимальным пределом ускорения частиц в таких традиционных источниках, как остатки сверхновых звезд. Гипотеза заключалась в том, что за этой границей один тип энергетического распределения сменяется другим. Однако долгие годы не существовало ни наблюдательных данных, ни технологий, чтобы это подтвердить.
Необычайная энергия
Прорыв произошел благодаря данным Большой обсерватории высотных воздушных ливней (LHAASO). Два новых исследования, опубликованные в авторитетных журналах, доказывают, что именно микроквазары являются мощными ускорителями частиц в нашей Галактике и, скорее всего, являются источником загадочного «колена».
Микроквазары — это двойные системы, где черная дыра поглощает вещество из сопутствующей звезды, образуя релятивистские струи плазмы. LHAASO впервые в истории систематически обнаружил гамма-лучи сверхвысокой энергии от пяти таких объектов: SS 433, V4641 Sgr, GRS 1915+105, MAXI J1820+070 и Cygnus X-1.
Наблюдения за системой SS 433 показали, что ультравысокоэнергетическое излучение от нее перекрывается с гигантским атомным облаком. Это свидетельствует о том, что протоны, ускоренные черной дырой, сталкиваются с окружающей материей. Энергия этих протонов превышала 1 ПеВ, а общая мощность излучения достигала невероятных 1032 джоулей в секунду. Для сравнения, это эквивалентно энергии, выделяемой за одну секунду четырьмя триллионами самых мощных водородных бомб.
Еще один микроквазар, V4641 Sgr, продемонстрировал гамма-излучение с энергией 0,8 ПеВ, что делает его еще одним «суперускорителем» частиц.
Как это решает загадку?
Эти открытия доказывают, что микроквазары являются значимыми ускорителями частиц в диапазоне ПеВ. Они способны разгонять космические лучи до значительно более высоких энергий, чем это возможно для остатков сверхновых. Таким образом, «колено» отражает именно предел ускорения для старых источников (сверхновых), тогда как микроквазары берут на себя роль «новых источников», генерирующих поток частиц за пределом этого излома.
Открытие LHAASO не только раскрывает десятилетнюю тайну, но и открывает новую страницу в нашем понимании Вселенной. Оно указывает на решающую роль черных дыр в галактических процессах ускорения частиц и дает начало новой эре исследований экстремальной физики. Обсерватория, созданная китайскими учеными, продолжает лидировать в этой области, предоставляя уникальные данные, которые меняют наш взгляд на космос.
Ранее мы сообщали о том, как ученые объяснили «невозможное» слияние черных дыр.
По материалам phys.org
